Koncepcja modelu logistycznego zagospodarowania i transportu osadów ściekowych na przykładzie wybranego regionu

DUCZKOWSKA-KĄDZIEL Anna 1 Koncepcja modelu logistycznego zagospodarowania i transportu osadów ściekowych na przykładzie wybranego regionu WSTĘP Jednym z priorytetowych celów Unii Europejskiej są działania w zakresie ochrony środowiska. Ich celem jest zapewnienie w długiej perspektywie czasowej takiego wzrostu gospodarczego i trwałej poprawy standardu życia, który prowadziłby przynajmniej do niepogarszania się stanu środowiska. Beneficjentem środków, jakie przeznaczane są przez UE na działania zmierzające do realizacji podstawowych celów ekologicznych, są w dużej mierze obszary wiejskie, których powierzchnia stanowi około 90% powierzchni Polski. Po akcesji do Unii Europejskiej powstały nowe możliwości pozyskania funduszy na modernizację i rozwój infrastruktury gospodarczej wsi, w tym również infrastruktury ekologicznej. Od roku 2004 bardzo dobrze zauważalny jest skok cywilizacyjny dotyczący infrastruktury sieci wodnych oraz kanalizacyjnych, których z roku na rok przybywa na terenie całej Polski. W wyniku nowych inwestycji już ponad 85% mieszkańców miast oraz 20% mieszkańców wsi ma dostęp do sieci wodno-kanalizacyjnych[gus, 2014]. Mamy do czynienia z wyraźnym wzrostem wskaźnika ilości mieszkańców mających dostęp do sieci wodno-kanalizacyjnej. Tego skutkiem jest wzrost wytwarzanych osadów ściekowych. Dyrektywaunijna86/278/EWG[1], ogranicza dotychczasowe sposoby wykorzystywania osadów ściekowych, co może dla wielu gmin okazać się poważnym problemem ekologiczno-logistycznym, z którym przyjdzie zmierzyć się samorządowcom w ciągu następnych kilku lat. W artykule przedstawiono koncepcję zagospodarowania i transportu osadów ściekowych na przykładzie województwa opolskiego w świetle obowiązujących w Polce regulacji prawnych. Zaprezentowano wykorzystanie narzędzi statystycznych i matematycznych w opracowaniu modelu logistycznego wspierającego gospodarkę utylizacji odpadów pochodzących z komunalnych oczyszczalni ścieków. Pokazano kierunek rozwoju gospodarki komunalnej polegający na ścisłym porozumieniu lokalnych władz i współpracy z sektorem przemysłowym. 1. UWARUNKOWANIA PRAWNE DOTYCZĄCE GOSPODARKI I TRANSPORTU OSADÓW ŚCIEKOWYCH Zgodnie z obowiązującą definicją komunalne osady ściekowe to pochodzący z oczyszczalni ścieków osad z komór fermentacyjnych oraz innych instalacji służących do oczyszczania ścieków komunalnych oraz innych ścieków o składzie zbliżonym do składu ścieków komunalnych. Zatem można powiedzieć, że komunalne osady ściekowe to odpady, które powstają w oczyszczalniach ścieków komunalnych i są produktem ubocznym procesu ich oczyszczania. Odpady powstające w oczyszczalni ścieków komunalnych klasyfikowane są w strumieniu odpadów z grupy 19. Są to: skratki (kod 19 08 01), odpady z piaskowników (kod 19 08 02) oraz ustabilizowane komunalne osady ściekowe (kod 19 08 05). Osad, jako odpad podlega pod regulacje znowelizowanej ramowej Dyrektywy 2008/98/WE [1], która stanowi podstawę do postępowania z odpadami, w tym również z osadami. Dokument ten reguluje metody postępowania z odpadami i ustanawia kolejność priorytetów działań w celu najlepszego, z punktu widzenia środowiska, kompleksowego rozwiązania w zakresie prawodawstwa i polityki dotyczących odpadów. Polskie ustawodawstwo także w sposób szczególny reguluje zasady zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych, gdyż w sensie prawnym traktowane są jako odpady, których 1 Politechnika Opolska, Wydział Inżynierii Produkcji i Logistyki, 45-758 Opole, ul. Prószkowska 76, a.duczkowska-kadziel@po.opole.pl 1013

zagospodarowanie określone jest przepisami ustawy z dnia 14 grudnia 2012 r. o odpadach (Dz. U. z 2013 r., poz. 21). Zgodnie z jej zapisami komunalne osady ściekowe nie muszą być przetwarzane w miejscu ich wytworzenia, o czym świadczy pośrednio uregulowanie przez ustawodawcę zasad zbierania tych odpadów. Zgodnie z art. 23 ust. 2 pkt 2. komunalne osady ściekowe powinny być zbierane w miejscu ich wytwarzania. Zgodnie ze słowniczkiem ustawowym przez pojęcie zbierania odpadów rozumie się gromadzenie odpadów przed ich transportem do miejsc przetwarzania, w tym wstępne sortowanie nieprowadzące do zmiany charakteru i składu odpadów i niepowodujące zmiany klasyfikacji odpadów oraz tymczasowe magazynowanie odpadów przez prowadzącego zbieranie odpadów (art. 3 pkt 34). Zatem zbieranie odpadów stanowi czynność pomocniczą w łańcuchu zagospodarowania odpadów, której celem jest zgromadzenie odpadów przed ich transportem. Ustawa stanowi, że komunalne osady ściekowe podlegają czynnościom kwalifikowanym normatywnie jako zbieranie, a oznacza to, że ustawodawca dopuszcza transport komunalnych osadów ściekowych celem ich przetworzenia, a reguły prawne obowiązujące przy ich transporcie zależą od planowanego sposobu dalszego przetworzenia. Komunalne osady ściekowe z racji swoich właściwości fizyko-chemicznych to specyficzna grupa odpadów. Charakteryzują się dużą zasobnością w składniki mające znaczenie nawozowe dla gleb i roślin, a także posiadają stosunkowo dobre parametry energetyczne. Z uwagi na przydatność komunalnych osadów ściekowych dla rolnictwa oraz dla celów rekultywacji gruntów ustawodawca dopuścił poddanie tego rodzaju odpadów odzyskowi, polegającemu na ich rozprowadzaniu na powierzchni ziemi lub wprowadzanie ich do gleby (zgodnie z ujętą w art. 3 ust. 1 pkt 28 definicją pojęcia stosowanie komunalnych osadów ściekowych ) na cele wyliczone w art. 96 ust. 1. Jednakże należy podkreślić, iż na skutek nowelizacji rozporządzenia o odpadach (Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dn. 12 czerwca 2007r., Dz. U. Nr 186, poz. 1553), która zgodnie z Dyrektywą 86/278/ECC (tzw. Osadowa The Sewage Sludge Directive) oraz Dyrektywą 99/31/EC, ograniczającymi rolnicze i pozarolnicze wykorzystanie osadów ściekowych, a także możliwość ich składowania na składowiskach odpadów [2]. Ważną w zakresie ochrony środowiska, regulacją jest Dyrektywa 86/278/EWG, która opisuje wykorzystywanie osadów ściekowych w rolnictwie. Jej głównymi ustaleniami są m.in.: Konieczność właściwego przetworzenia osadów przed zastosowaniem ich w rolnictwie; Wykluczenie możliwości stosowania osadu w glebie przeznaczonej do uprawy owoców i warzyw, z wyjątkiem drzew owocowych, oraz na pastwiskach; Rejestracja, monitoring, informowanie i raportowanie z zakresu stosowania osadów; Zapobieganie immisji i emisji metali ciężkich oraz ich akumulacji w glebie. Jednakże model rolniczy gospodarki osadami może z czasem ulec zmianie, na rzecz modelu, w którym osady ściekowe transportowane będą na dalsze odległości do miejsc ich termicznego wykorzystania. Komunalne osady ściekowe zawierają nie tylko składniki pożyteczne dla rolniczego wykorzystania, ale są również źródłem groźnych zanieczyszczeń [3]. Z tego powodu nie zawsze nadają się do zastosowania w rolnictwie, a tym samym ich zagospodarowanie w pobliżu miejsca wytwarzania może stanowić poważny problem logistyczny, którego rozwiązaniem może być opracowanie koncepcji ich transportu do miejsca innego niż miejsce stosowania np. do suszarni czy też dedykowanego miejsca ich spalania, którym może być cementownia. O miejscu stosowania osadów ściekowych traktuje art. 20 ust. 3. Zgodnie z nim zakazane jest stosowanie komunalnych osadów ściekowych poza obszarem województwa, na którym zostały one wytworzone. W art. 20 ust. 5 ustawodawca uzupełnił opisane reguły, dodając od nich wyjątek, zgodnie z którym komunalne osady ściekowe mogą być stosowane na obszarze województwa innego niż to, na którym zostały wytworzone, jeżeli odległość od miejsca wytwarzania odpadów do miejsca stosowania położonego na obszarze innego województwa jest mniejsza niż odległość od miejsca wytwarzania do miejsca stosowania położonego na obszarze tego samego województwa. Zatem komunalne osady ściekowe mogą być transportowane po ich zebraniu w miejscu wytworzenia do miejsc ich stosowania w obrębie województwa, w którym zlokalizowane jest miejsce wytworzenia lub na zasadach wyjątku także do województwa sąsiedniego, o ile przemawia za tym odległość łącząca miejsce wytworzenia i miejsce stosowania osadów. W takich przypadkach zastosowanie będzie miała 1014

tzw. zasada bliskości, którą w systemie prawa polskiego wyraża art. 20 ust. 1.stanowiący, że odpady (w tym komunalne osady ściekowe) należy w pierwszej kolejności poddawać przetwarzaniu w miejscu ich powstania. W sytuacji, gdy realizacja tej dyrektywy nie będzie możliwa znajdzie zastosowanie reguła wyrażona w ustępie 2 analizowanego przepisu, zgodnie z którą odpady (w tym komunalne osady ściekowe), które nie mogą być przetworzone w miejscu ich powstania, przekazuje się, uwzględniając hierarchię sposobów postępowania z odpadami oraz najlepszą dostępną technikę lub technologię, o której mowa w art. 143 ustawy z dnia 27 kwietnia 2001 r. - Prawo ochrony środowiska, do najbliżej położonych miejsc, w których mogą być przetworzone [4]. Z wymienionych regulacji wynika, że transport komunalnych osadów ściekowych do miejsca przetworzenia innego niż miejsce stosowania jest dopuszczalny, gdy osady nie mogą być przetworzone w miejscu wytworzenia lub miejsce ich przetworzenia jest miejscem najbliższym, przy czym o bliskości miejsca przetworzenia nie decyduje jedynie faktyczna odległość pomiędzy miejscem wytworzenia a miejscem przetworzenia, lecz sposób docelowego przetworzenia z punktu widzenia hierarchii postępowania odpadami oraz najlepszej techniki i technologii przetwarzania komunalnych osadów ściekowych. Resumując komunalne osady ściekowe mogą być transportowane poza granice województwa do miejsce ich przetworzenia, o ile sposób ich docelowego przetworzenia uzasadnia taki transport. Jednym z powodów zaistnienia takiej konieczność może być brak odpowiedniej infrastruktury i urządzeń służących do dostosowywania osadów ściekowych na cele inne niż rolnicze. Do takich urządzeń zaliczyć można m.in. termiczne suszarnie osadów ściekowych wytwarzające granulat, który może być stosowany jako rodzaj paliwa alternatywnego wykorzystywanego np. do produkcji klinkieru w przemyśle cementowym. Istotnym problemem logistycznym w gospodarce osadami ściekowymi może być duże zróżnicowanie poszczególnych oczyszczalni pod względem wytwarzania suchej masy osadów, a także bardzo duże koszty związane z inwestycją budowy suszarni termicznych. Rozwiązaniem tego problemu, może być opracowanie globalnej dla danego regionu koncepcji gospodarki osadami ściekowymi zakładającej budowę kilku suszarni w największych ośrodkach regionu oraz utworzenie modelu logistycznego opisującego opłacalność transportu osadów ściekowych z mniejszych ośrodków do miejsca ich dalszej przeróbki. Do tego celu niezwykle pomocnym mogą okazać się metody numeryczne lub logiczne, jak na przykład algorytmy teorii grafów. 2. MODEL ZAGOSPODAROWANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH W WOJEWÓDZTWIE OPOLSKIM 2.1 Ogólna charakterystyka regionu Województwo opolskie jest regionem z wyraźną dominacją obszarów wiejskich, które w ostatnich latach w dużej części zostały podłączone do nowych sieci wodno-kanalizacyjnych. W 2001 roku, jak podają dane statystyczne GUS w województwie opolskim, czynnych było 50 komunalnych oczyszczalni ścieków, które obsługiwały 545400 mieszkańców, co stanowiło 50,5% całkowitej ich liczby. Już w roku 2010 liczba oczyszczalni wynosiła 73 sztuki, które obsługiwały 609 718 mieszkańców. W tabeli 1 przedstawiono zestawienie funkcjonujących na terenie województwa opolskiego oczyszczalni ścieków z rozbiciem na stosowane technologie,z porównaniem dwóch okresów 2001 i 2010. Tab. 1. Ilość i rodzaj oczyszczalni ścieków w latach 2001 i 2010 w województwie opolskim Rodzaj oczyszczalni ścieków Ilość oczyszczalni Ogółem Mechaniczna Biologiczna [szt.] Z podwyższonym usuwaniem biogenów Liczba obsługiwanych mieszkańców W roku 2001 50 2 34 14 545 400 W roku 2010 73 3 47 23 609 718 1015

Zauważalny wzrost ilości oczyszczalni ścieków w województwie proporcjonalnie przełożył się na wzrost osadów ściekowych. Tabela 2 prezentuje dynamikę wzrostu suchej masy osadów wytworzonych na terenie powiatów województwa opolskiego w latach 2009-2013. Tab. 2. Ilość osadów ściekowych wytworzonych w powiatach woj. opolskiego w Mg suchej masy w latach 2009-2013 Powiat rok 2009 rok 2010 rok 2011 rok 2012 rok 2013 brzeski 1077,50 1180,40 998,70 849,00 1088,80 głubczycki 465,80 499,40 601,20 547,80 831,70 kędzierzyńsko- kozielski 1688,90 2175,90 2776,20 1802,20 1755,90 kluczborski 676,40 449,80 479,20 299,40 519,70 krapkowicki 1240,00 882,00 987,80 1555,40 2400,10 namysłowski 357,30 356,10 319,10 637,20 708,00 nyski 2149,50 2351,90 2815,20 2258,50 2249,10 oleski 134,00 243,40 307,00 217,80 286,00 opolski 1938,40 1864,30 1164,30 997,90 1117,20 prudnicki 629,00 594,00 615,20 570,50 891,60 strzelecki 861,40 683,00 483,10 669,30 547,20 Opole 3596,00 4438,10 5068,00 4891,70 4964,20 Razem: 14814,20 15718,30 16615,00 15296,70 17359,50 W świetle unijnej dyrektywy 86/278/EWG, ograniczającej dotychczasowe sposoby wykorzystywania osadów ściekowych, ich wzrost może dla wielu gmin okazać się poważnym problemem ekologiczno-logistycznym. Dotychczasowe sposoby zagospodarowania osadów ściekowych bez trudu rozwiązywały problem z ich magazynowaniem oraz utylizacją. W myśl nowych regulacji zawartych w znowelizowanym rozporządzeniu o odpadach (rozporządzenie Ministra Gospodarki z 12 czerwca 2007r. DzU nr 121, poz. 832) oraz zgodnie z Krajowym Planem Gospodarki Odpadami, głównym pozarolniczoprzyrodniczym sposobem ich wykorzystania w roku 2020 będzie utylizacja termiczna.jak wiele jest do zrobienia, aby osiągnąć planowane założenia przedstawia tabela 3 prezentująca dane ilościowe oraz dotychczasowe sposoby zagospodarowania osadów ściekowych w latach 2001 i 2010. Z tabeli jednoznacznie wynika, iż jeszcze 4 lata temu utylizacja termiczna w województwie opolskim nie miała miejsca, jednakże dziś istniejące w przemyśle technologie mogą szybko tę sytuację odmienić[5]. Tab.3. Ilość i sposób zagospodarowania osadów ściekowych w województwie opolskim w latach 2001 i 2010 Lata Osady Kompostowanie Lata Magazynowanie Składowanie Rolnicze Termiczne wytworzone w Mg suchej masy 2001 9729 509 6106 4660 790-2001 2010 15 112 276 1530 3369 4360-2010 Dzięki wielu korzyściom płynącym z zastosowania technologii termicznych ich dalszy rozwój może sprawić, iż w najbliższych latach będzie to dominujący sposób zagospodarowania wytwarzanych osadów ściekowych. Aby tak się stało niezbędnym jest wspieranie i budowa nowoczesnych suszarni osadów ściekowych, dzięki którym odpad z oczyszczalni ścieków może stać się atrakcyjnym ekonomicznie rodzajem paliwa alternatywnego stosowanym np. w energetyce rozproszonej czy przemyśle cementowym. Należy nadmienić, iż suszenie osadów ściekowych w dedykowanych urządzeniach nie jest jedyną alternatywą pozwalającą na ich wykorzystanie termiczne. Istnieje również technologia suszenia i współspalania osadów ściekowych bezpośrednio na terenie cementowni, co oznacza, że również i w tym przypadku mamy do czynienia z transportem osadów 1016

ściekowych z miejsca wytworzenia do miejsca ich wykorzystania, ale w postaci mocno uwodnionej.[4] 2.2 Zastosowanie metod statystyki opisowej i algorytmu minimalnych drzew rozpinających (MST) w modelowaniu łańcucha dostaw Na przykładzie województwa opolskiego zaprezentowano możliwość wykorzystania teorii grafów tj. algorytmu minimalnych drzew rozpinających (MST), w opracowaniu globalnej koncepcji zagospodarowania i transportu osadów ściekowych. Aby prawidłowo przeprowadzić badanie MST należy wykonać wieloetapowe badanie statystyczne, które składa się z czterech etapów, jakimi są: programowanie badania statystycznego, obserwacje statystyczne, prezentacja wyników obserwacji statystycznej, analiza statystyczna[6]. W wyniku przeprowadzenia powyższych badań określono cel teoretyczno-poznawczy badania, którym była klasyfikacja i pogrupowanie oczyszczalni pod względem ilości wytwarzanych osadów ściekowych. Określono również zakres badań poprzez wyznaczenie cech quasi-ilościowych łączących cechy ilościowe z jakościowymi. Miało to na celu dokonanie podziału województwa na 5 obszarów, w skład których weszły poszczególne powiaty wraz z przynależącymi do nich gminami. Obszary zostały odpowiednio oznaczone: A, B, C, D, Ei naniesiono również istniejące suszarnie i cementownie w badanym regionie(rys. 1.)[7]. Rys. 1. Podział województwa opolskiego na obszary wraz z lokalizacją działających suszarni i cementowni Zastosowano metodę badania całkowitego (pełnego), w której uwzględniono wszystkie oczyszczalnie w województwie opolskim. Posłużono się wtórnym źródłem danych w postaci opracowania Gospodarka komunalnymi osadami ściekowymi w województwie opolskim za lata 2009-1013 przygotowanego przez Wojewódzki Inspektorat Ochrony Środowiska w Opolu [8]. Pozyskany materiał statystyczny został sprawdzony pod względem formalnym i merytorycznym. Celem graficznej prezentacji wyników zbudowano szereg przestrzenny trendu ilustrujący natężenie badanej zmiennej wg podziału administracyjnego w latach 2011-2013(rys.2.). Do dalszych badań wykorzystano dane za rok 2013 i na ich postawie zbudowano szereg rozdzielczy, przedziałowy, prezentujący uporządkowane i pogrupowane dane dot. ilości wytwarzanych osadów ściekowych przez poszczególne oczyszczalnie. 1017

Rys.2.Ilość wytworzonych osadów ściekowych w powiatach województwa opolskiego w latach 2011-2013 Do budowy szeregu rozdzielczego przedziałowego wyłączono 5 największych oczyszczalni, które jednocześnie zostały wskazane jako centralne punkty dystrybucji osadów ściekowych i przypisano im grupę I. Oczyszczalnie z tej grupy wytwarzają rocznie od 832,0 do 4964,2 ton suchej masy osadu ściekowego. Szereg rozdzielczy zawiera pozostałych 61 oczyszczalni, które pogrupowano od wartości najmniejszej do największej tj. 0,02 do 747,00 Mg s.m. Wyznaczono rozstęp zmienności badanej zmiennej, który wynosi 746,8 Mg s.m. Ustalono liczbę klas w ilości 7, a także rozpiętość przedziału klasowego wynoszącego 107. Jeden z przedziałów nie posiadał żadnego elementu, dlatego do dalszych badań. Przedziałom przypisano grupy od II do VI. W oparciu o uzyskane wyniki badania statystycznego przystąpiono do budowy minimalnego drzewa rozpinającego. Z uwagi na obecność zarówno suszarni termicznej, jak i potencjalnego odbiorcy w postaci cementowni, zaprezentowano koncepcję modelu łańcucha dostaw dla obszaru A. Do obszaru A należą powiaty: opolski, kluczborski, oleski oraz miasto Opole na terytorium, których zlokalizowanych jest 28 oczyszczalni z grup: I, IV, V, VI. Największa z nich zlokalizowana jest w stolicy województwa Opolu. Na jej terenie znajduje się również nowoczesna, termiczna suszarnia osadów ściekowych, oddana do użytku w roku 2014. Suszarnia posiada wydajność pozwalającą na przerób osadów z pozostałych oczyszczalni obszaru A. Ostatnim krokiem badania statystycznego poprzedzającym budowę MST było określenie teoretycznej rocznej ilości odbiorów osadów ściekowych z poszczególnych oczyszczalni środkiem transportu o ładowności 20 ton. Założenie te pozwoli na racjonalne wyznaczenie trasy w obrębie MST i częstotliwości odbioru osadów tak, aby koszty związane z ich transportem zostały zoptymalizowane. Tab.4. Szacowana ilość transportów wytworzonych z osadów ściekowych wraz z przypisaniem do grup w obszarze A Oczyszczalnia ścieków Powiat Gmina Ilość wytworzonych osadów w roku 2013 [Mg s.m.] Ilość transportów na rok (sam. 20T) Grupa Opole Opole Opole 4964,20 - I Ligota Dolna kluczborski Kluczbork 357,90 17,90 IV Antoniów opolski Ozimek 180,70 9,04 V Gościejowice Małe opolski Niemodlin 180,00 9,00 V Kosorowice opolski Tarnów Opolski 172,30 8,62 V Olesno oleski Olesno 149,20 7,46 V 1018

Tułowice opolski Tułowice 139,00 6,95 V Przedmość oleski Praszka 119,30 5,97 V Byczyna kluczborski Byczyna 108,40 5,42 V Prószków opolski Prószków 108,00 5,40 V Dobrzeń Wielki opolski Dobrzeń Wielki 96,50 4,83 VI Kotórz Mały opolski Turawa 95,00 4,75 VI Stare Siołkowice opolski Popielów 67,20 3,36 VI Wołczyn kluczborski Wołczyn 50,00 2,50 VI Murów opolski Murów 49,80 2,49 VI Gracze opolski Niemodlin 16,00 0,80 VI Popielów - Zorza Karłowice opolski Popielów 8,00 0,40 VI Radłów - Sternalice oleski Radłów 4,50 0,23 VI Rudniki - Żytniów oleski Rudniki 4,00 0,20 VI DPS - Radawie oleski Zębowice 3,50 0,18 VI Rudniki oleski Rudniki 3,00 0,15 VI PGE Elektrownia OPOLE opolski Dobrzeń Wielki 2,90 0,15 VI SM Rolnik - Byczyna kluczborski Byczyna 2,00 0,10 VI WIW Opole opolski Opole 1,80 0,09 VI MHR - Zakład Uszyce oleski Gorzów Śląski 1,50 0,08 VI Laskowice Wielkie - Laskowice VI Trzebiszyn kluczborski Wielkie 1,20 0,06 Dobrodzień - Pludry oleski Dobrodzień 1,00 0,05 VI Wołczyn - SM Brzezinki kluczborski Wołczyn 0,20 0,01 VI Kolejno zaprezentowano przebieg i wyniki analizy optymalizacyjnej wykonanej za pomocą algorytmu Prima w celu znalezienia minimalnego drzewa rozpinającego (MST)[9,10].Obliczenia przeprowadzono dla oczyszczalni należących do obszaru A zakwalifikowanych do grup: IV, V i VI. Tabela 5 przedstawia wyniki badania dla ośmiu badanych oczyszczalni, które należą do grupy V i wytwarzają rocznie osad ściekowy w przedziale <107 214) Mg s.m.. Tab.5.Wynik badania algorytmem Prima wyszukującego MST dla oczyszczalni osadów ściekowych z grupy V w obszarze A OBSZAR A Opole Ozimek - Antoniów Niemodlin - Gościejowice Małe Opole 1 Ozimek - Antoniów 22 1 Niemodlin - Gościejowice 24 47,9 1 Małe Tarnów Opolski - Kosorowice Tarnów Opolski - Kosorowice 18,5 21,2 50,7 1 Olesno Tułowice Praszka - Przedmość Byczyna Prószków Olesno 46 33,1 68,3 53 1 Tułowice 28 52 14,4 55 72,3 1 Praszka - Przedmość 71 62 93 82 28 97 1 Byczyna 62 56 79 73 36 88 24 1 Prószków 12 34 25 31 58 22 83 73 1 Tabela 6 przedstawia osiemnaście oczyszczalni ścieków należących do grupy VI wytwarzających osad ściekowy z przedziału <0 107) Mg s.m. Obliczenia przeprowadzono dla wybranych oczyszczalni województwa opolskiego należących do obszaru A. 1019

Tab.6.Wynik badania algorytmem Prima wyszukującego MST dla oczyszczalni osadów ściekowych z grupy VI w obszarze A OBSZAR A Opole Dobrzeń Wielki Turawa - Kotórz Mały Popielów - Stare Siołkowice Wołczyn Murów Niemodlin - Gracze Popielów - Zorza Karłowice Radłów - Sternalice Rudniki - Żytniów DPS - Radawie Rudniki PGE SM Rolnik - WIW Elektrownia Byczyna Opole OPOLE MHR - Zakład Uszyce Lasowice Dobrodzień Wielkie - - Pludry Trzebiszyn Wołczyn - SM Brzezinki Opole 1 Dobrzeń Wielki 14 1 Turawa - Kotórz Mały 12 26 1 Popielów - Stare Siołkowice 21,6 7,3 27 1 Wołczyn 47,6 37 40,9 42 1 Murów 24,9 13,6 73 19 23 1 Niemodlin - Gracze Popielów - Zorza Karłowice Radłów - Sternalice Rudniki - Żytniów 30,4 35,3 42 28 64 44 1 31,1 16,8 39 10 32 23 32 1 64,4 66 53 71 45 55 92 75 1 67,5 69 56 75 48 58 96 78 7 1 DPS - Radawie 32,3 40 20 47 46 33 61 56 39 42 1 Rudniki 71,3 73 60 79 46 62 100 76 11 4 46 1 PGE Elektrownia OPOLE SM Rolnik - Byczyna 14 3 26 8 36 14 35 17 66 69 40 73 1 62 54 51 59 18 40 81 50 40 32 52 30 54 1 WIW Opole 3 14 56 22 47 25 30 31 65 68 32 71 14 62 1 MHR - Zakład Uszyce Lasowice Wielkie - Trzebiszyn Dobrodzień - Pludry Wołczyn - SM Brzezinki 67,8 64 56 70 28 52 91 60 31 24 53 22 64 11 68 1 31,1 33 13 39 27 21 59 44 37 40 20 44 33 32 31 37 1 47,6 58 41 66 58 56 93 75 44 47 23 51 59 60 47 58 40 1 51,2 40 45 46 4 27 68 36 44 45 50 44 40 14 51 24 30 59 1 Przeprowadzona analiza miała na celu znalezienie najkrótszych dróg w obrębie występujących na obszarze grup łączących mniejsze oczyszczalnie z docelowym odbiorcą, w tym przypadku oczyszczalnią ścieków zlokalizowaną w Opolu, należącą do grupy (I zaznaczone na mapie kolorem czerwonym). Rysunek 3 ilustruje trzy minimalne drzewa rozpinające charakteryzujące się grupami IV, V, VI. Do grupy IV należy w obszarze A tylko oczyszczalnia w Kluczborku (kolor fioletowy), która wytwarza ok. 357,9 Mg s.m. osadów ściekowych, z czego wynika, iż w ciągu roku należy wykonać 18 transportów 20 tonowych. Kolorem zielonym zaznaczono na mapie MST dla grupy V, natomiast grupę VI oznaczono kolorem niebieskim. Rys.3. Rozmieszczenie Minimalnych drzew rozpinających w obszarze A 1020

Bazując na uzyskanych wynikach można wnioskować, że zaproponowana koncepcja modelu transportowego osadów ściekowych w obrębie konkretnego obszaru, w tym przypadku 4 powiatów w województwie opolskim, spełnia zakładane cele. W tabeli 7 przedstawiono przykładowy harmonogram transportu uwzględniający częstotliwość oraz przebieg tras dla scenariusza, w którym całość wytwarzanych osadów ściekowych przewożona jest do miejsca ich dalszej przeróbki, w tym przypadku suszarni termicznej w Opolu. W harmonogramie, zgodnie z koncepcją Just in time, należałoby jeszcze uwzględnić moce przerobowe suszarni oraz wielkość wytwarzanego osadu w oczyszczalni w Opolu, tak aby dostawy osadów z pozostałych oczyszczalni rozłożone były równomiernie w ciągu całego roku. Dla podanego przykładu ilość transportów wyniosła 97, zatem odbiór osadów w suszarni następowałby co 4 dni. Tab.7. Harmonogram przebiegu transportu uwzględniający częstotliwość tras dla oczyszczalni osadów ściekowych w obszarze A Trasa Ilość Miejscowość Miejscowość Ładowność Przez transportów w Częstotliwość początkowa końcowa samochodu roku 1 Ligota Dolna - 18 co 3 tygodnie 2 Prószków - 6 co 9 tygodni 3 Tułowice Gościejowice Małe 16 co 8 tygodni 4 Byczyna Przedmość, Olesno, Antoniów, Kosorowice 36 co 10 dni Karłowice, Stare 5 Gracze Siołkowice, 12 co 4 tygodnie Opole Dobrzeń 20 ton Wielki, Murów 6 Uszyce Byczyna, Brzezinki, Wołczyn, Trzebiszyn, Radawie, Pludry, Sternalice, Żytniów Kotórz Mały 9 co 6 tygodni WNIOSKI Opisana koncepcja gospodarki osadami ściekowymi może być skutecznym rozwiązaniem problemu, z którym już niedługo przyjdzie zmierzyć się lokalnym samorządom. Jest to przykład lokalnego rozwiązania, które może być zrealizowane w dowolnym regionie naszego kraju. Koncepcja uwzględnia potrzeby środowiskowe gmin i powiatów związane z utylizacją osadów ściekowych jak i przyczynia się do obniżenia kosztów produkcji cementu poprzez zastosowanie ich jako rodzaj alternatywnego paliwa na potrzeby energetyczne. Algorytm Prima umożliwia znalezienie najkrótszej drogi łączącej wybrane punkty (oczyszczalnie ścieków) w analizowanym obszarze. Teoria grafów została wykorzystana w algorytmie procedury optymalizacyjnej do wyznaczania potencjału na poziomie ekonomicznym. Zastosowane w koncepcji narzędzia wsparcia decyzji logistycznych wykorzystujące statystyczne oraz matematyczne mogą okazać się niezwykle przydatne w optymalizacji procesów związanych z gospodarką osadami ściekowymi. Wydaje się, iż działania i porozumienia na szczeblach lokalnych poprzez inwestycje w budowę nowoczesnych, wydajnych obiektów do suszenia osadów ściekowych, w połączeniu z opracowaniem podobnych koncepcji są szansą na rozwiązanie problemów związanych z odpadem w postaci osadów ściekowych również w szerszym aniżeli tylko regionalnym obszarze. 1021

Streszczenie W artykule przedstawiono koncepcję zagospodarowania i transportu osadów ściekowych na przykładzie województwa opolskiego w świetle obowiązujących w Polce regulacji prawnych. Zaprezentowano możliwość wykorzystania narzędzi statystycznych i matematycznych (MST Minimum Spening Tree) w opracowaniu modelu logistycznego wspierającego gospodarkę utylizacji odpadów pochodzących z komunalnych oczyszczalni ścieków. Pokazano kierunek rozwoju gospodarki komunalnej polegający na ścisłym porozumieniu lokalnych władz i współpracy z sektorem przemysłowym. The concept of the logistic model development and transportation of sewage sludge for a selected region Abstract This article describes a concept of management and transport of sewage sludge on the example of Opole province. The paper presents the possibility of using statistical and mathematical tools (MST - Minimum Spening Tree) in the development of the logistic model to support the economy waste from municipal sewage treatment plants. It is showing the direction of the development of municipal economy relies on close consultation and cooperation of local authorities with industry. BIBLIOGRAFIA 1. http://eur-lex.europa.eu/legal-content/pl/txt/?uri=celex:31986l0278, 10.03.2015r. 2. http://prawodlasamorzadu.pl/2014.08.18-transport-komunalnych-osadow-sciekowych.html, 13.03.2015r. 3. Wójtowicz A., Jędrzejowski C., Bieniowski M., Darul H., Modelowe rozwiązania w gospodarce osadowej., IGWP, 2013, 4. Duczkowska-Kądziel, A., Duda j., Odpady komunalne i przemysłowe alternatywnymi surowcami i paliwami w procesie produkcji cement, Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych, nr 18, 2014 s.172-187. 5. Duda J., Wasilewski M., Innowacyjna technologia utylizacji osadów ściekowych, Innowacje w zarządzaniu i inżynierii produkcji,,wydawnictwo PTZP,ISBN 978-83-930399-6-8, Opole 2014,s.68-77. 6. Krysicki W., Bartos.J, Dyczka W., Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna w zadaniach cz. II, PWN 1998, ISBN 83-01-11384-7. 7. Duczkowska-Kądziel, A., Duda J., Wasilewski M.: Możliwości termicznego zagospodarowania komunalnych osadów ściekowych za pomocą MST w gospodarce paliwowej na przykładzie przemysłu cementowego, Czasopismo Logistyka 6/2014, s. 3286-3294. 8. http://www.opole.pios.gov.pl/wms/pliki/2014/gospodarka_komunalnymi_osadami_sciekowymi_ w_woj._opolskim_w_2013.pdf, 10.02.2015r. 9. Koźlak A., Nowoczesny system transportowy jako czynnik rozwoju regionów w Polsce., Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, ISBN 978-83-7326-872-2. 10. Bogdan Suchecki (red.), Ekonometria przestrzenna. Metody i modele analizy danych przestrzennych, Wydawnictwo C.H.Beck 2010, ISBN 978-83-255-1122-7. 1022